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安徽二轮实验专题 ：实验的基本内容一、高考导航安徽省20009年高考说明中实验与探究能力（1）：能独立完成“知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。二、知识网络实验的基本内容（包括实验的原理、目的、材料、方法、操作步骤和实验现象的呈现）的分析。三、知识梳理1、实验原理实验原理是本实验设计所依据的物理、化学和生物的基本知识。如DNA粗提取和鉴定实验中，涉及生物知识的原理有：渗透作用原理；化学原理有：DNA遇二苯胺沸水浴变蓝，DNA在不同浓度氯化钠溶液中溶解度的不同，酒精可溶解细胞内某些物质但不溶解DNA，柠檬酸钠与钙离子反应有抗凝血作用；物理原理有：离心沉降作用的原理等。 实验原理必须具有科学性：实验原理是实验设计的依据，它必须是前人总结或科学检验得出的科学理论。2、实验目的 实验目的是实验的具体目标，必须具有明确的指向，主词必须清晰明了。3实验材料实验材料的选择必须具有科学性。根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验达到预期实验结果的关键因素之一。如孟德尔选用自花传粉、闭花授粉的豌豆作为实验的材料，探究植物细胞的原生质层是否具有半透性的实验选用紫色的洋葱表皮细胞作为实验材料都是成功选材的范例。实验材料还必须具有典型性、取材方便性和可操作性。如摩尔根选择的果蝇，杂交试验常用的玉米，遗传物质的研究用的肺炎双球菌、T2噬菌体，植物生长素研究用的燕麦胚芽鞘等4、实验方法 不同的实验,实验的不同材料,实验的不同目的采用的实验方法不同.常规实验的方法归纳为以下9种：4.1显微观察法。如观察植物细胞有丝分裂的实验。4.2直接观查法。豌豆的高矮、豆荚的形状、花的位置等遗传实验。4.3示踪原子法。如T2噬菌体浸染大肠杆菌的实验中用S35和P32分别标记T2噬菌体的外壳蛋白和DNA。4.4加法创意。如用饲喂法研究甲状腺激素的实验，用注射法研究生长激素的实验，用移植法研究性激素的实验等。4.5减法创意。如用阉割法、摘除法研究性激素、甲状腺素和生长激素的实验，雌蕊受粉后除去正在发育着的种子的实验等。4.6模拟实验法。如渗透作用的实验装置，分离定律的模拟实验等。4.7单组实验法。对一组（或一个）对象，既用A法，又用B法，顺序随机或轮流循环。这是生物实验常用的实验方法。4.8等组实验法。将状况相等的对象分成两组或多组，一组用A法，另一组用B法。这也是生物实验常用的实验方法。4.9轮组实验法。将状况相等的对象分成两组或多组，一组先用用A法，后用B法，另一组先用用B法，后用A法.本方法中学课本没有例子.5、实验步骤实验步骤必须遵守实验的基本原则5.1、对照性原则通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组。对照组，也称控制组，是不接受实验变量处理的对象组。从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，则可认定为是来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。常用的是空白对照，即不给对照组做任何处理的对象组。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。注意：新教材实验没有自身对照、条件对照和相互对照这些老教材的对照，这些在新教材中都叫对比试验。对比试验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的关系5.2、单一变量原则单一变量原则是指，控制其他因素不变，只改变其中一个因素（要研究的因素），观察其对实验结果的影响。遵循单一变量原则，既便于对实验结果进行科学的分析，又增强实验结果的可信度和说服力。（1）实验变量（自变量）与反应变量（因变量）实验变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，而反应变量是指由实验变量而引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。（2）无关变量与额外变量无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。它们也是前因后果的关系。但对实验与反应变量的获得起干扰作用。（3）变量的控制 控制变量，是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度。通过实验控制，尽量消除实验误差，以取得较为精确的实验结果。 归纳：实验条件的控制方法（1）增加水中氧气泵入空气；吹气；放入绿色植物（2）减少水中氧气容器密封；油膜覆盖；用凉开水（3）除去容器中CO2NaOH溶液（4）除去叶中原有淀粉置于黑暗环境中（5）除去叶中叶绿素酒精水浴加热（6）除去光合作用对呼吸作用的干扰给植株遮光（7）得到单色光棱镜色散；彩色玻璃（薄膜）滤光（8）获得单一的细胞器细胞匀浆超速离心（9）动物细胞破裂蒸馏水渗透胀破；搅拌；离心（10）杀灭细菌煮沸；烘烤；酒精；高浓度NaCl；含青霉素培养基（11）控制容器的温度用保温瓶或绒棉来隔热，避免生物所产生的热会散失至四周。 （12）避免种子上的微生物影响实验前利用福尔马林等对萌发的种子进行消毒。5.3、等量性原则在对照实验的设计中，除遵循单一实验变量之外，还要遵循等量性原则。这样可以排除实验结果是由实验变量的取量、其他相关实验因素的取量及实验的不同处理引起的可能性，从而有利于分析实验变量的性质不同与实验结果之间的因果逻辑关系。（1）所有生物材料要相同即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。（2）所用实验器具要相同即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。（3）所用实验试剂要相同即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。（4）所用处理方法要相同：如保温或冷却；光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。5.4、科学性原则实验原理要有科学性，不能是伪科学的。5.5、平行重复原则重复、随机和对照是保证实验结果正确的三大原则，在实验设计中必须注意实验的可重复性。任何实验必须有足够的实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。设计实验只能进行一次而无法重复就得出“正式结论”是草率的。四、典型例题【例1】、（2008全国I）为了验证胰岛素具有降低血糖含量的作用，在设计实验时，如果以正常小鼠注射某种药物前后小鼠症状作为观察指标，则下列对实验组小鼠注射药物的顺序，正确的是：A.先注射胰岛素溶液，后注射葡萄糖溶液 B.先注射胰岛素溶液，再注射胰岛素溶液C.先注射胰岛素溶液，后注射生理盐水 D.先注射生理盐水，后注射胰岛素溶液【精析】：在本实验中，实验目的是验证胰岛素是否具有降低血糖含量的作用，因而有无胰岛素应该是本实验中的唯一变量，也就是说，对照组中没有胰岛素，而实验组中应该有胰岛素，且注射胰岛素后血糖浓度应该与实验前发生变化，其一般作法是：给对照组注射一定量的生理盐水，给实验组注射等量的用生理盐水溶解的胰岛素溶液，一段时间后观察两组小鼠的症状表现，可见对照组小鼠正常，而实验组小鼠出现血糖降低的症状，再给实验组小鼠注射一定浓度的葡萄糖溶液，可见实验鼠的症状得以恢复。所以本题应该选A。【点拨】本题涉及二次对比实验，也就是老教材的自身对照。实验组出现低血糖症状后，再注射葡萄糖，了解小鼠的症状是否消失，以进一步确认胰岛素的降糖作用。【例2】：（05全国I）（21分）为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。某同学的实验方案如下： 将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。 A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组活动状况无变化。 A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组活动状况无变化。 该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。请回答：（1)该实验原理是： (2)分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因：（3）胰岛素在血糖平衡调节中的作用是： 【精析】 第（1）问：实验原理是设计实验的依据，回答原理时不必对原理进行解释，此题胰岛素具有降低血糖的作用的原因就不必解释。第（2）问：只写出胰岛素促进糖的去路即降糖的原因就可。第（3）问：要写出胰岛素抑制糖的来源和促进糖的去路。【答案】 （1）、胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解。(2)注射胰岛素溶液后，血糖含量下降，小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少，导致能量供应不足而发生功能障碍，从而引起低血糖症状。 （3）胰岛素可使组织细胞对血糖的利用增加，同时使血糖来源减少，从而使血糖含量减少。【点拨】本题有的同学回答原理时，把胰岛素的调节过程等都回答了，结果三个问题的答案一样。【例3】（2006全国）为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的预测结果进行分析。实验材料与用具：烟草幼苗、试管两支、NaHCO3稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、暗培养箱、日光灯（实验过程中光照和温度等条件适宜，空气中O2和CO2在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计）。实验步骤和预测实验结果：（1）剪取两小块相同的烟草叶片，分别放入盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管中。此时，叶片均浮在水面。（2）用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部。（3） _.（4) _ 分析预测结果：_【精析】光合作用吸收二氧化碳放出氧气，呼吸作用吸收氧气放出二氧化碳；只要是活细胞就一刻不停地进行呼吸作用，而光合作用只是在有光的条件下进行。本实验的变量题目已给即培养液中是否有二氧化碳，所以实验条件设定好就可。【答案】（3）将这两支试管放在日光灯下，光照一段时间，结果NaHCO3稀溶液中的叶片上浮,蒸馏水中的叶片仍在试管底部 （4）、再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间,结果NaHCO3稀溶液中的叶片下沉, 蒸馏水中的叶片仍在试管底部分析预测的结果: .光照下, NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用,释放出的氧气多于呼吸作用消耗的氧气,叶肉细胞间隙的氧气增加,叶片上浮,而蒸馏水中缺乏二氧化碳和氧气,叶片不能进行光合作用和有氧呼吸,叶肉细胞间隙缺乏气体,因此叶片仍位于试管底部. . 黑暗中,NaHCO3稀溶液中的叶片进行呼吸作用消耗了叶肉细胞间隙中的氧气,放出的二氧化碳溶于NaHCO3稀溶液中,叶肉细胞间隙缺乏气体,叶片下沉;蒸馏水中缺乏氧气,叶片不能进行有氧呼吸,叶肉细胞间隙仍缺乏气体,因此叶片仍位于在试管底部【点拨】本题有不少同学把是否有光作为实验自变量，这样结合实验步骤第一步就知会有两个自变量。图1-1【例4】（2008江苏生物）某同学进行实验，图1-1甲图为实验开始状态，图1-1乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。（1）设计出继续实验的简要步骤： ； 。（2）预测实验现象并作出结论。【精析】本实验的自变量是蔗糖酶的有无；原理是蔗糖酶可把蔗糖水解为小分子的物质，该物质可以通过半透膜；实验现象一个是两边的液面的变化，另一个是蔗糖的水解产物是否能使婓林试剂变色。【答案】（1）向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热（或隔水加热）U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化 吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，（6065）水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀 （2）如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜【点拨】本题易错的是：一个是蔗糖酶不能直接加入B管，另一个是实验结束呈现现象时不能只观察两边液面的变化，因为蔗糖酶处理后并没有确认是处理后的蔗糖水解产物通过了半透膜。【例5】(07四川)某些植物根能分泌一些化学物质用于抑制别种植物在其周围生长，这称为他感作用。大麦、玉米、向日葵、苜蓿等植物，是杂草的天然抑制者，又叫“闷盖庄稼”。为了验证大麦对邻近杂草生长具有他感作用。请根据所给材料器具，在给出的实验方法和步骤的基础上继续完成实验、预期实验现象。材料器具:大麦种子、狗尾草、长与宽各为50cm的栽种盒、剪刀、喷水壶、天平、直尺等。方法步骤:第一步:选取A、B、C三个栽种盒，在栽种土壤表面画55cm的小方格，每小方格中心放一粒大麦或杂草种子。三个栽种盒的播种方式依次为:A:_；B:_；C:_。第二步:洒上少许细泥土覆盖种子，喷水壶浇水，把三个实验栽培盒放在_的20左右环境中培养24周,每天均保持足够时间光照的。第三步:每天观察记录，统计盒内植株的_ _等数量特征。比较三个实验栽培盒的植物特征差异。预期的实验现象:_。【精析】该实验的自变量是是否种杂草；空白对照是杂草在单独种植时的生长状况；对比试验是只种大麦种子时的生长状况。【答案】A:大麦种子和杂草种子间行种植B:只种大麦种子C:只种杂草种子 (顺序可变)第二步:相同 第三步:平均株高,平均叶长，平均干重等(只对一个即可) 预期的实验现象：A盒中的杂草生长情况明显比B盒、C盒中的差（注意与播种方式相对应）【点拨】实验组杂草和大麦混合种植也可。【例6】（2008四川理综） 一般说来，细胞周期中的分裂间期和分裂期相比，持续时间短的时期是_；动物细胞培养时，如果缺少氨基酸的供应，细胞一般会停留在细胞周期的_。假定体细胞的染色体数是10，将体细胞放入含有3H-胸腺嘧啶的培养液中培养，请推测其中一个细胞进行一次DNA复制后，该细胞在细胞分裂后期将有_条染色体被标记。为确定人体在运动时呼出气体中的CO2浓度是否比静止时高，某同学进行了如下探究： 作出假设：人体在运动时呼出气体中CO2的浓度比静止时高。实验过程： 在3个烧杯中，分别注入100 mL蒸馏水，测定其pH。实验者在安静状态（静坐2 min）、中度运动（步行2 min）以及剧烈运动（跳绳2 min）后，立即分别向上述3个烧杯的水中吹入等量气体，测定pH。经多次重复实验，所得平均数据如下表：运动状态安静中度运动剧烈运动实验前pH6.16.16.1实验后pH5.95.65.3 请回答：（1）作出上述假设的依据是_（2）该实验的原理是_（3）从表中数据可以看出_越大，_下降幅度越大，由此可以得出结论_，从而可以验证上述假设。（4）人体代谢产生的CO2，正常情况下来自三大类有机物的分解，这三大类物质 是_。人体糖代谢产生CO2的细胞器是_。【精析】假设是在观察分析基础上作出的，不是凭空假设的，本实验的假设是依据呼吸作用原理。本实验的实验现象的呈现是溶液PH值的变化。【答案】 分裂期 分裂间期 20（l）由于人体在运动时耗能增加，呼吸作用加强，产生CO2的量增加，所以呼出CO2的浓度增加。（2）CO2在水中溶解后使水的pH下降，人在不同运动状态下产生的CO2不同，溶于水后也会导致pH不同，通过测定水pH的变化可以推测呼出气体中CO2浓度的变化。（3）运动强度 pH 随着运动强度的增加，呼出的CO2浓度增加（4）糖类、脂肪和蛋白质，线粒体【点拨】本题已给出实验现象的呈现方法，根据此写出原理即可，不要把呼吸作用产生二氧化碳作为答案。【例7】（浙江理综）给正常成年实验兔注射甲药物后，使其患了高血压病，注射乙药物可使高血压症状缓解。为了验证甲、乙两种药物的上述作用，请您根据以下提供的实验材料与用具，设计实验步骤，并在下面的坐标中画出实验过程中该组图的血压变化示意曲线，标注注射药物的时间点。 材料与用具：一组正常成年实验兔、血压测定仪、适宜浓度的甲药物、适宜浓度的乙药物、注射器等。要求：答题时对该组实验兔不再分组；对动物的手术过程与药物的具体注射剂量不做要求。（1）实验步骤： （2）在下面的坐标中画出实验过程中该组兔的血压变化示意曲线，并标注注射药物的时间点。【精析】：该组实验兔不再分组，所以本实验采用前后自身对比进行。【答案】(1）用血压测定仪测定正常成年实验兔的正常血压值，并计算平均值。给该组实验兔注射一定量的甲药物，在适宜的条件下养一段时间后，用血压测定仪测定此时的血压值，并计算平均值。一段时间后，给该组实验兔注射一定量的乙药物，在适宜的条件下养一段时间后，用血压测定仪测定此时的血压值，并计算平均值。（2）略。【点拨】该题易错的地方是,实验开始时没有测出实验兔的血压,没有测出测出多组数值,取其平均值.
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